JP2007286506A - 感光体および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体上に静電潜像を形成するための露光手段と、像担持体上の潜像を潜像と同極性のトナーで現像する現像手段と、トナー像を中間転写体上に転写する第1の転写手段と、前記中間転写体上のトナー像を記録体に転写する第2の転写手段により画像を形成する画像形成装置に使用される感光体であって、像担持体非画像部の電位を−200V以下に保持したことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
しかし、この発明では押圧部材にトナーの帯電極性と反対の極性を印加しているため、押圧部材の形成する電界が、トナーに対し転写体方向に飛散させる方向となっている。従って、プレ転写による画像チリは完全には防止できない。
この発明によれば、作像に使用されているトナーと同極性のバイアスを印加するので、トナーを積極的に引きつける力は生じにくい。しかし、一般の像担持体において、トナーが付着している画像部の電位は、ゼロではなく、像担持体帯電極性と同極性の残留電位が存在している。従って、前記導電性部材の電位がゼロの場合には、トナーによるチリが発生する。
η×J≧0.01×EXP(−(X−60)/10)+0.002・・・(1)
(上記(1)式においてXは電荷発生層の水平断面における占有面積率(%)であり、ηは量子効率であり、Jは露光ビームエネルギ(J/m2)である。)
また、この際に発生する可能性のあるエッジ周辺での放電を防止することにより、経時変動や現像剤のバラツキによらず安定して、ドットのバラツキを抑え粒状性が向上するような高画質な画像形成方法およびその装置を提供することを目的とする。
図1は、転写時の像担持体の非画像部電位と転写チリ(転写トナーチリ)との関係を示す図である。
チリ量は非画像部へ飛散したトナーを画素当たりの面積を示す。非画像部電位とチリ量には相関があり、図1に示すように、非画像部電位が負電位の場合にはトナーチリが少なく、0Vに近づくに従ってチリ量が増加し、画像劣化の原因となっていると考えられている。
潜像がシャープな場合(実線)に比べて、キャリアの拡散が大きく、ブロードな潜像(点線)になると、画像部近傍や非画像部の電位がより+側へシフトしてしまうため、チリが発生しやすくなってしまう。
よって、像担持体上の非画像部電位をシャープにしかも負電位に保つことにより、チリが抑制され、高画質な画像を形成することが可能となる。
特に、非画像部電位が−側に高いほど電界強度は強くなり、チリが抑制されることは図1からも確認することができ、図1に示されるように、−200V以下の負電位を保持すると、チリが抑制され高画質画像を得ることが可能となる。
このように、電荷輸送層内にキャリアの移動を抑制する材料を組み込んで、キャリア拡散を抑制する高機能な像担持体と中間転写ベルトとを組み合わせると、非画像部の電位が負電位に保持され高電界強度を維持するため、トナーチリを抑制し、高画質画像を得ることが可能となる。
CTL領域の占有率についてはCTL領域の大きさ(径)を種々に変えた感光体を準備し、画像は、リコー製 Ipsio Color 5100 を用いてこれを改造した実験機を使用した。
細線の良好な再現性については、6cycle/mmのライン画像を再現し、このライン画像を目視によって評価を行った。ライン画像が再現された場合を○、ライン画像が再現されなかった場合を×とした。
図8は、本実施形態の電子写真感光体の層構成を示す図であり、導電性支持体31上に、電荷発生物質を主成分とする電荷発生層35と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層37とが積層されている。
シミュレーションの方法は以下の通りである。
露光後の感光体上の電荷密度分布は、PIDC(光発生放電)曲線を用いることで、大まかな分布は把握できることが知られている。しかし、感光体厚さを変えた場合の、CGL層で生成されたキャリアがCTL層を移動する間に拡散していく影響による潜像分布の違いや、強露光の場合の、CGL近傍での正負キャリアの再結合が発生することによる潜像分布の違いの影響をPIDC曲線で解析する場合には、各条件、各膜厚さごとにPIDCを測定する必要がある。更に、ドット画像時のPIDC曲線を実測することで対応可能であるが、現在の技術では1ドットの感光体上潜像分布や電位分布を測定することは不可能である。
以下に、算出方法を述べる。算出方法は次の3つのステップからなる。
露光後の感光体上の潜像電荷分布を算出する。感光体内部のキャリア(電荷)の動きは、キャリア間のクーロン反発力、キャリア同士の再結合、感光体内部でのキャリアの移動度(移動速度)の影響をうけるため、これらの影響を全て考慮した潜像形成シミュレーションが必要となる。
潜像電荷分布を算出するために用いた物理モデルは、(1)ガウシアンレーザビーム(ガウス分布のレーザビーム)による露光量計算、(2)電荷キャリアの生成とその輸送過程の計算からなる。
η×J ≧ 0.01×EXP(−(X−60)/10)+0.002・・・式(1)
(式(1)においてηは量子効率、Jは露光ビームエネルギ(J/m2)を示す。)
式(2)中、Cは感光体の単位面積当りの静電容量であり、eは電子の素電荷であり、Jは単色光エネルギであり、Vは表面電位であり、tは時間である。量子効率ηは膜厚に依存しない物理量であり、キャリア発生効率(光電変換の量子効率)を表すものである。量子効率ηは、単色光(単位時間あたりのエネルギJ)を露光した際の過渡減衰特性と、感光体静電容量Cからで求められ、電界依存性の式、η=αEnにフィッティングして算出する。
次に、OPCにおける(2)の電荷キャリア生成とその輸送の概念図を図3に示す。その過程は、次に示す正負キャリアの連続の式とPoisson方程式によって支配される。
Γ=β・η・F/(d・hυ)・・・式(7)
上記式(7)中、β、hυは、それぞれ、CGL層内での光の吸収効率、およびレーザビームのフォトン一個あたりのエネルギである。
また上記式(4)、式(5)の右辺第二項目のキャリア再結合項は、正負キャリアが同じ近傍に共存する際に、実験的には生成キャリア量が減少することを説明するために導入されたものである。
また、量子効率ηは式(2)から得られる値であり、上述したとおりである。
露光前には、均一に感光体が帯電していると仮定し、感光体表面の電荷量を算出する。その後露光領域にキャリアが発生するとして上記の式を計算することによって、露光後の感光体上電荷密度分布を算出する。
上記1.で得られた感光体上潜像電荷分布と、現像条件から現像電界強度分布を算出する。現像スリーブと感光体を平行平板で近似し、その間に現像剤(キャリアとトナー)が均一に充填していると仮定する。すなわち、現像剤は平均誘電率をもった均一な誘電層として扱う。ここで平均誘電率は、平均比誘電率と真空の誘電率の積であり、平均比誘電率ε’は
ε’=a・ε1+(1−a)・・・式(11)
で得られる。ここで、ε1はキャリアの比誘電率、aは現像ニップ中でのキャリアの占める体積の割合である。
E=−gradφ
を解くと、感光体表面の現像電界強度分布が得られる。
上記2.で得られた電界強度分布と現像条件からトナー付着量を算出する。
上記シミュレーションにより得られた、電荷発生層面積率とトナー付着量の関係を図10に示す。
ここで、電荷発生層の面積比率xとトナー付着量Mの関係は、
M=ax2+bx+c
で近似できる。
よって、電荷発生層の面積比率xとトナー付着量Mの関係は、下記式(13)と表すことができる。
M=a(p)X2+b(p)X+c・・・式(13)
トナー付着量M≧0.45mg/cm2=0.45/1000000*(2.54/1200)2*4=8.065E−12(kg)
OPC種に依らず、量子効率*Powerと電荷発生層面積率は一定の関係を有することが分かる。これを下記式(14)で示す近似式で示すと、以下のように近似できることが分かる。
このように作製した感光体ドラムを使用して、レーザの静止ビーム光量を変えながら、画像出力を行い、上記の2項目(400線ライン画像の再現、ハイライト部分を1次式で近似し、R^2の値が0.95以上)について、評価を行った結果を下記の表3〜4に示す。
よって、前記ドット状に形成されている電荷発生層の占有面積率が90%以下であり、かつ下記式(1)で示される占有面積率(X)以上であることを特徴とする電子写真感光体に関する発明であり、十分にコントラストの大きい静電潜像を形成しながら、ベタ画像においても全面に均一にトナーを付着させることができるような、電子写真感光体を得ることができる。
上記式(1)において、ηは量子効率を示し、Jは露光ビームエネルギ(J/m2)を示す。
この方式を搭載した実験機において、実際の画像を詳細に確認してみたところ、ドット面積にバラツキが生じ、粒状性が悪い画像となっている場合があった。
図13に示した図から分かるように、ドット中央部と中間転写体との電位差と比較して、エッジ部と中間転写体との電位差が大きく、この電位差が大きくなると放電が発生しやすくなる。これにより、エッジ周辺に付着している像担持体上のトナー極性が変わるため転写されにくくなり、ドット面積にバラツキが生じ粒状性を悪化させる原因になっていると考えられる。
さらに、転写前の像担持体上トナーのプレ転写や、転写前の感光体上トナーへの放電を防止し、画像チリを防止し、経時変動や現像剤のバラツキによらず安定した画像を形成することができる。
2 現像装置
3 クリーニング装置
4 帯電装置
5 書き込み装置(レーザ書込光)
6 中間転写体
7 転写部
8 定着部
31 導電性支持体
33 中間層
35 電荷発生層
37 電荷輸送層
61 中間転写ベルト
62,63,64 張架ローラ
65 カウンターバイアスブレード
66 中間転写ブレード
67 ベルトクリーニング装置
Claims (8)
- 像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成するための露光手段と、前記像担持体上の潜像を当該潜像と同極性のトナーで現像する現像手段と、トナー像を中間転写体上に転写する第1の転写手段と、前記中間転写体上の前記トナー像を記録体に転写する第2の転写手段により画像を形成する画像形成装置に使用される感光体であって、
像担持体非画像部の電位を−200V以下に保持したことを特徴とする感光体。 - 像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成するための露光手段と、前記像担持体上の潜像を当該潜像と同極性のトナーで現像する現像手段と、トナー像を中間転写体上に転写する第1の転写手段と、前記中間転写体上の前記トナー像を記録体に転写する第2の転写手段により画像を形成する画像形成装置に使用される感光体であって、
前記像担持体は、導電性支持体上に設けられ、電荷発生物質を少なくとも有する電荷発生層と、電荷輸送物質を少なくとも含有する電荷輸送層とからなり、前記電荷輸送層が電荷輸送材料と絶縁材料とからなり、前記絶縁材料は前記電荷輸送材料を囲撓する領域として設けられていることを特徴とする感光体。 - 前記電荷発生層が、微小領域として前記電荷輸送層内にドット状に分散されて形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の感光体。
- 前記電荷発生層の絶縁材料の前記領域は10%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の感光体。
- 前記電荷発生層は誘電体領域を有し、前記誘電体領域の大きさは1画素以下の大きさであることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の感光体。
- 前記ドット状に形成されている前記電荷発生層の占有面積率は90%以下であり、当該占有面積率(X)と露光ビームエネルギJとは下記(1)式を満たすことを特徴とする請求項3に記載の感光体。
η×J≧0.01×EXP(−(X−60)/10)+0.002・・・(1)
(上記(1)式においてXは電荷発生層の水平断面における占有面積率(%)であり、ηは量子効率であり、Jは露光ビームエネルギ(J/m2)である。) - 前記像担持体と前記中間転写体とは接触し、前記第1の転写手段による第1の転写時において前記像担持体の回転方向上流側の空隙に対応する中間転写体の部分に、前記像担持体の帯電極性と同極性でかつその絶対値が非画像部電位VLより大きい電圧を印加する手段を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の感光体。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の感光体を有することを特徴とする画像形成装置。
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